Ultralightweight Tiny Drones dengan Sonar Plus AI Membantu Mereka Menavigasi Seperti Kelelawar

(MENAFN- The Conversation) Untuk membantu robot udara kecil bernavigasi dalam gelap dan lingkungan lain dengan visibilitas rendah, rekan-rekan saya dan saya mengembangkan sistem persepsi berbasis ultrasonik yang terinspirasi dari ekolokasi kelelawar.

Robot saat ini sangat bergantung pada kamera atau pendeteksian dan pengukuran jarak berbasis cahaya, yang dikenal sebagai lidar, atau keduanya. Tetapi sensor-sensor ini gagal dalam kondisi yang menantang secara visual, seperti asap, kabut, debu, salju, atau kegelapan total.

Saya adalah seorang insinyur ilmiah yang mengembangkan mikrorobot terinspirasi biologi. Untuk mengatasi tantangan ini, tim riset saya menilik para ahli alam dalam bernavigasi saat visibilitas buruk: kelelawar. Mereka hidup di gua-gua gelap, lembap, dan berdebu, serta dapat mendeteksi penghalang setipis rambut manusia menggunakan ekolokasi dengan bobot sekecil dua penjepit kertas. Mereka memancarkan gelombang suara dan mendengarkan gema lemah yang dipantulkan dari objek.

Namun, mengaktifkan indera ini pada robot udara sangat menantang karena baling-baling menghasilkan banyak kebisingan. Ini agak seperti mencoba mendengarkan teman Anda saat mesin jet lepas landas di samping Anda.

Untuk mengatasi masalah ini, kami menyajikan dua gagasan kunci. Pertama, pelindung akustik fisik yang terinspirasi dari tulang rawan telinga kelelawar mengurangi kebisingan baling-baling di sekitar sensor akustik, yang bertindak seperti telinga robot. Kedua, sebuah jaringan saraf bernama Saranga memulihkan sinyal gema lemah dari pengukuran yang sangat bising dengan mempelajari pola dari waktu ke waktu, terinspirasi oleh cara kelelawar memproses suara.

Bersama-sama, ini memungkinkan robot mengestimasi lokasi rintangan dalam 3D dan bernavigasi dengan aman menggunakan daya sensing level miliwatt.

Mengapa ini penting

Jenis drone ini sangat berguna untuk pencarian dan penyelamatan, terutama di lingkungan yang sempit, dinamis, dan berbahaya, karena ukurannya kecil dan biayanya murah. Operasi pencarian dan penyelamatan sering terjadi di lingkungan dengan visibilitas sangat buruk, seperti kebakaran hutan, bangunan yang runtuh, gua, atau kondisi luar ruang yang berdebu. Dalam skenario-skenario ini, sensor tradisional seperti kamera dan lidar sering menjadi tidak dapat diandalkan.

Kelelawar tidak hanya mengandalkan penglihatan dan malah menggunakan ekolokasi untuk memahami dunia. Pendeteksian ultrasonik tidak bergantung pada kondisi pencahayaan dan bekerja dalam asap, debu, dan kegelapan.

Pekerjaan kami menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk membawa kemampuan ini ke robot udara meskipun kebisingan baling-baling yang kuat di dalam perangkat. Sonar yang ditingkatkan oleh pelindung kebisingan dan pembelajaran mesin menjanjikan untuk memungkinkan kelas baru robot kecil berbiaya rendah yang dapat beroperasi di lingkungan tempat sistem saat ini gagal.

Penelitian ini dapat memungkinkan robot udara otonom yang sangat fungsional dan mungil untuk aplikasi kemanusiaan penting, seperti pencarian dan penyelamatan, memerangi perburuan liar, dan eksplorasi gua. Navigasi sonar berbasis AI dapat menghasilkan robot yang lebih aman, lebih cepat, dan lebih hemat biaya untuk operasi yang sensitif terhadap waktu ketika akses manusia atau helikopter yang lebih besar terbatas. Ini adalah langkah menuju kemampuan untuk menerjunkan kawanan robot udara, mirip kelompok kelelawar, untuk menjelajahi lingkungan berbahaya dan mencari para penyintas.

Terobosan dalam pemodelan matematis, desain jaringan saraf, dan karakterisasi sensor akan memungkinkan aplikasi berdaya rendah lainnya untuk drone-drone ini, seperti pemantauan lingkungan. Pekerjaan kami dapat mengurangi daya 1.000 kali, bobot 10 kali, dan biaya 100 kali dibandingkan solusi saat ini.

Riset lain apa yang sedang dilakukan

Sebagian besar sistem navigasi udara mengandalkan kamera, sensor kedalaman, atau lidar, yang menurun kualitasnya dalam kondisi visibilitas rendah. Radar bekerja dalam kondisi ini tetapi boros daya untuk drone kecil. Riset sebelumnya telah mengeksplorasi sensing ultrasonik terutama pada robot darat, tetapi menerapkannya pada robot udara sulit karena kebisingan baling-baling dan sinyal yang lemah.

Apa langkah selanjutnya

Kami sedang bekerja untuk meningkatkan kecepatan terbang, jarak jangkauan sensing, dan ukuran sistem. Kami juga mengeksplorasi desain baru yang terinspirasi biologi dan menggabungkan ultrasonik dengan jenis sensing lainnya.

Pada akhirnya, tujuan kami adalah membangun robot udara yang andal dan berdaya rendah yang dapat beroperasi secara andal di lingkungan dinamis serta memungkinkan penerjunan di dunia nyata untuk pencarian dan penyelamatan.

The Research Brief adalah ringkasan singkat tentang pekerjaan akademik yang menarik.

MENAFN28032026000199003603ID1110910812